¿Te imaginas la situación en la que la nariz del avión se rompe repentinamente durante el vuelo?
En 2007, un avión de combate F-15 de la Fuerza Aérea de EE. UU. tuvo una escena emocionante durante una batalla aérea simulada. El accidente provocó una puesta a tierra a gran escala de los aviones de combate F-15 de EE. UU., y los resultados de la investigación mostraron que el accidente fue causado por la fatiga de un larguero de metal en el avión.
Coincidentemente, en 2002, un avión de pasajeros Boeing 747 que volaba de Taiwán a Hong Kong se desintegró y se estrelló en las aguas cerca de Penghu, matando a un total de 225 personas, incluidos miembros de la tripulación. Investigaciones posteriores concluyeron que se produjo un agrietamiento severo por fatiga del metal en un revestimiento reparado de la aeronave, lo que provocó que la cola se cayera y, finalmente, la aeronave se desintegró debido a la pérdida de presión en la cabina.
Al ver esto, muchos amigos se desconcertarán: la gente se cansará cuando esté cansada, entonces, ¿cómo puede cansarse el metal?
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Separación del morro y el fuselaje del avión de combate F-15 y proceso de expulsión del piloto de la cabina
El proceso de separar el morro del caza F-15 del fuselaje y expulsar al piloto de la cabina:
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El accidente de vuelo de F-15 fue causado por la fatiga del larguero en la imagen
La experiencia de la vida nos dice que es muy difícil romper el alambre con la mano, pero es fácil romperlo si se dobla varias veces.
Esto muestra que incluso si la fuerza externa que cambia repetidamente es mucho más pequeña que la fuerza constante que puede arrancar directamente el metal, debilitará gradualmente sus propiedades mecánicas y eventualmente lo destruirá.
Este fenómeno del metal es muy similar a la fatiga de las personas que trabajan a largo plazo, y los científicos lo llaman vívidamente "fatiga del metal".
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Ejemplo de fatiga del metal
Aunque muchas personas nunca han oído hablar de la fatiga del metal, está al acecho en la vida diaria de las personas y, a menudo, provoca accidentes inesperados y graves. Se estima que alrededor del 90 por ciento de los accidentes mecánicos están relacionados con la fatiga del metal.
¿Por qué se fatiga el metal aparentemente duro?
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Como dice el refrán, "el oro no tiene color, pero el jade blanco tiene defectos leves". Los metales que utilizamos actualmente no son perfectos. Durante el procesamiento o el uso, los metales siempre tendrán algunos defectos, como impurezas o agujeros en el interior, arañazos en la superficie, etc. Estos defectos a menudo son solo del orden de micras, que son difíciles de observar a simple vista. Si se aplica una tensión constante al metal, no son propensos a las grietas.
Sin embargo, si la fuerza externa cambia repetidamente, a veces es tensión ya veces presión, una parte de la energía se convertirá en calor y se acumulará dentro del metal. Una vez que excede un cierto límite, el metal romperá fácilmente los enlaces químicos entre los átomos en el defecto, lo que provocará daños estructurales. agrietamiento.
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▲Defectos metálicos observados al microscopio y el proceso de fisuración por fatiga del metal a partir de los defectos
Si una persona está demasiado cansada, a menudo causará enfermedades o incluso la muerte. Si el metal está cansado, traerá un daño mayor e incluso causará bajas grupales.
Además de los accidentes de vuelo mencionados anteriormente, los barcos, trenes, puentes, automóviles, etc. también suelen ser causados por desastres por fatiga del metal. Durante la Segunda Guerra Mundial, se produjeron casi 1000 accidentes por fatiga del metal en 5000 barcos de carga en los Estados Unidos, y más de 200 barcos de carga quedaron completamente fuera de servicio; En 1998, un tren que viajaba a alta velocidad en Alemania descarriló por fatiga y rotura de los neumáticos de las ruedas, matando a más de 100 personas...
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▲En 1998, el accidente de tren más grave de la historia de Alemania se produjo por la rotura por fatiga del neumático de una rueda
Debido a que la fatiga del metal es el resultado de la acción repetida a largo plazo de pequeñas fuerzas externas, el metal básicamente no tiene una deformación plástica obvia antes del agrietamiento, por lo que a menudo es difícil detectar la fatiga del metal con anticipación.
¿Estamos indefensos frente a la fatiga del metal?
Gracias a los incansables esfuerzos de los científicos, existen muchos métodos para detectar la fatiga de los metales. Los rayos ultrasónicos, infrarrojos, gamma, etc. pueden realizar exámenes físicos en metales.
Los científicos japoneses también inventaron una pintura especial mezclada con polvo de titanato de plomo. Cuando se golpea el metal, fluirá una corriente a través de la película de pintura sobre la superficie del metal, y la magnitud de la corriente está relacionada con el grado de fatiga del metal. Al medir esto Para reducir la ocurrencia de accidentes por fatiga de metales, los científicos también han hecho grandes esfuerzos en la preparación y uso de metales.
Casi todas las máquinas con las que entramos en contacto en la vida están hechas de aleaciones y rara vez usan un solo metal. Esto se debe a que varias sustancias en la aleación pueden llenar los espacios entre sí, mejorando efectivamente la capacidad del metal para resistir la fatiga.
Cuando se procesan y utilizan piezas de metal, mantener la superficie limpia y alejada de ambientes corrosivos también puede reducir efectivamente la aparición de fatiga.
Sin embargo, debido a la complejidad de los factores que influyen, todavía es imposible evitar por completo la fatiga del metal, y los científicos aún tienen un largo camino por recorrer.
